Simulátor ESD s modelem lidského těla (HBM) a modelem stroje (MM): Komplexní analýza LISUN ESD-883D pro testování polovodičových součástek

Abstraktní
Elektrostatický výboj (ESD) představuje významnou hrozbu pro spolehlivost a výkon polovodičových součástek, jako jsou integrované obvody (IO), čipy světelných diod (LED) a tranzistory. Aby se zajistilo, že tato zařízení odolávají událostem ESD, provádějí se standardizované testování pomocí Simulátor ESD pro modely lidského těla (HBM) a modely stroje (MM) je kritické. Tento dokument se zaměřuje na LISUN ESD-883D, specializovaný simulátor ESD s využitím modelů lidského těla (HBM) a modelů strojů (MM) určený pro testování integrovaných obvodů. Podrobně popisuje principy návrhu simulátoru, jeho shodu s mezinárodními normami, technické vlastnosti, specifikace a praktické aplikace. Analýza zdůrazňuje, jak ESD-883D poskytuje přesné, spolehlivé a cenově dostupné testování odolnosti vůči elektrostatickým výbojům (ESD) a podporuje zajištění kvality ve výrobě a výzkumu polovodičů.

1. Úvod
Polovodičové součástky jsou stále více miniaturizované a citlivé na elektrostatický výboj (ESD), který může způsobit okamžité selhání nebo skryté poškození, což vede ke zkrácení životnosti výrobku a zvýšení nákladů. K událostem ESD může dojít v důsledku kontaktu s lidmi (např. obsluha manipulující se zařízeními) nebo interakce se strojem (např. automatizované montážní zařízení). Pro zmírnění těchto rizik zavedly průmyslové standardy dva primární testovací modely: model lidského těla (HBM) a model stroje (MM). Simulátor ESD modelu lidského těla (HBM) a modelu stroje (MM) replikuje tyto události ESD, což umožňuje výrobcům vyhodnotit robustnost zařízení před nasazením.

LISUN, přední dodavatel zařízení pro testování elektromagnetické kompatibility (EMC), vyvinul ESD-883D jako specializovaný simulátor ESD pro testování integrovaných obvodů s modely lidského těla (HBM) a modely stroje (MM). Toto zařízení je navrženo tak, aby splňovalo přísné požadavky globálních norem, což z něj činí cenný nástroj pro laboratoře pro testování polovodičů, výrobní linky a výzkumné instituce. Tento článek poskytuje hloubkovou analýzu ESD-883D, s důrazem na jeho roli při zajišťování imunity polovodičových součástek vůči elektrostatickému výboji (ESD).

2. Přehled modelů HBM a MM ESD

2.1 Model lidského těla (HBM)

HBM simuluje ESD vznikající při kontaktu nabitého lidského těla s polovodičovým zařízením. Podle průmyslových standardů je lidské tělo modelováno jako kondenzátor (ukládající elektrostatický náboj) a rezistor (omezující vybíjecí proud). Typická konfigurace obvodu pro HBM zahrnuje kondenzátor 100 pF (představující kapacitu těla) a rezistor 1500 Ω (představující odpor těla vůči toku proudu). Když se nabité tělo dotkne zařízení, kondenzátor se vybije přes rezistor a generuje přechodný proud, kterému musí zařízení odolat.

2.2 Model stroje (MM)

Model MM simuluje elektrostatický výboj (ESD) z nabitých strojů (např. automatizovaných manipulátorů, nástrojů) ve výrobním prostředí. Na rozdíl od HBM mají stroje nižší odpor, což vede k rychlejším vybíjením s vyšším proudem. Obvod MM používá kondenzátor 200 pF (reprezentující kapacitu stroje) a rezistor 0 Ω (simulující přímý kovový kontakt), což vede k závažnější události ESD. Tento model je zásadní pro testování zařízení používaných v automatizovaných výrobních linkách, kde je běžný elektrostatický výboj vyvolaný strojem.

3. LISUN ESD-883DNávrh a soulad s mezinárodními normami

Jedno LISUN ESD-883D Simulátor ESD pro modely lidského těla (HBM) a stroje (MM) je speciálně navržen pro replikaci výbojů HBM a MM v souladu s celosvětově uznávanými standardy. Jeho konstrukce zajišťuje konzistenci s testovacími protokoly a umožňuje přesné a srovnatelné výsledky napříč odvětvími.

3.1 Soulad se standardy

Jedno ESD-883D splňuje požadavky následujících mezinárodních norem, jak je uvedeno v jeho technických specifikacích:
Mezinárodní standardy modelu vypouštění

Model lidského těla (HBM)

– Metoda MIL-STD-883 3015: „Norma pro zkušební metodu pro mikroobvody – testování citlivosti na elektrostatický výboj“
– ANSI/ESD STM5.1-2007: „Standardní zkušební metoda pro testování citlivosti na elektrostatický výboj – model lidského těla (HBM) – úroveň komponent“
– ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2024: „Testování citlivosti na elektrostatický výboj (ESD) – model lidského těla (HBM) – úroveň komponent“
– IEC 60749-26:2018: „Polovodičové součástky – Mechanické a klimatické zkušební metody – Část 26: Zkoušení citlivosti na elektrostatický výboj (ESD) – Model lidského těla (HBM)“
– AEC-Q100-002: „Kvalifikace zátěžového testu integrovaných obvodů založeného na mechanismu selhání – test ESD HBM“
– EIA/JESD22-A114-A: „Zkušební metoda pro testování citlivosti na elektrostatický výboj – model lidského těla (HBM)“

Model stroje (MM)

– ANSI/ESD STM5.2-2013: „Standardní zkušební metoda pro testování citlivosti na elektrostatický výboj – model stroje (MM) – úroveň komponent“
– IEC 60749-27:2012: „Polovodičové součástky – Mechanické a klimatické zkušební metody – Část 27: Zkoušení citlivosti na elektrostatický výboj (ESD) – Model stroje (MM)“
– AEC-Q100-003: „Kvalifikace zátěžového testu integrovaných obvodů založeného na mechanismu selhání – ESD MM test“
– EIA/JESD22-A115-A: „Zkušební metoda pro model zkušebního stroje (MM) pro citlivost na elektrostatický výboj“

Tyto normy definují zkušební postupy, rozsahy napětí a výkonnostní kritéria, čímž zajišťují, že ESD-883D produkuje výsledky akceptované regulačními orgány a zúčastněnými stranami v oboru po celém světě.

4. Technické vlastnosti LISUN ESD-883D
Jedno ESD-883D integruje pokročilé funkce pro zvýšení použitelnosti, přesnosti a bezpečnosti, což z něj činí všestranný simulátor ESD pro testování polovodičů s využitím modelů lidského těla (HBM) a modelů strojů (MM). Mezi klíčové vlastnosti patří:
• Intuitivní ovládání: Simulátor je vybaven barevnou dotykovou LCD obrazovkou a umožňuje uživatelům nastavovat parametry (napětí, počet výbojů, interval) a sledovat testy v reálném čase. To zjednodušuje ovládání a zkracuje dobu školení techniků.
• Vysoká přesnost a stabilita: Výstupní napětí si udržuje přesnost ±5 % v celém rozsahu, což zajišťuje konzistentní testovací podmínky. Stabilní výkon je zásadní pro detekci jemných rozdílů v imunitě zařízení vůči elektrostatickému výboji (ESD).
• Inteligentní ochranné mechanismy: Vestavěný programovatelný vysokonapěťový zdroj napájení zahrnuje ochranu proti přepětí, nadproudu a zkratu. Tyto funkce zabraňují poškození simulátoru a testovaného zařízení (DUT) během neočekávaných událostí.
• Funkce autodiagnostiky: Simulátor dokáže automaticky detekovat abnormální vysoké napětí na výstupu a upozornit uživatele. Tím se minimalizují prostoje a zajišťuje spolehlivost testů.
• Cenová efektivita: Použitím dovážených základních komponentů ESD-883D vyvažuje vysokou přesnost s nízkou mírou poruchovosti, čímž snižuje dlouhodobé náklady na údržbu.
• Všestrannost: Simulátor lze integrovat s LISUNTester ESD-CDM (model s nabitým zařízením) (jako model ESD-883D/ESD-CDM), což umožňuje simultánní testování HBM, MM a CDM – tří klíčových modelů ESD – na jedné platformě.

5. Technické specifikace LISUN ESD-883D
Technické specifikace ESD-883D jsou přizpůsobeny tak, aby splňovaly požadavky na testování HBM a MM, jak je uvedeno v tabulce níže:

Parametr	Model lidského těla (HBM)	Model stroje (MM)
Výstupní napětí	0.05~8 kV ±5 %	50~800V ±5%
Výstupní polarita	Kladné, záporné nebo automatické přepínání (sdílené pro oba modely)
Spouštěcí režim	Jednoduché vybíjení; Vybíjení podle nastaveného počtu; Samospouštění hostitele (sdílené pro oba modely)
Interval vybíjení	1~99 s (sdílené pro oba modely)
Číslo propuštění	1~999 (sdílené pro oba modely)
Vybíjecí kapacita	100 pF ±10 %	200 pF ±10 %
Vybíjecí odpor	1500Ω ± 10%	0Ω ± 10%
Pracovní výkon	AC 100~240V, 50/60Hz, 300W (společné pro oba modely)

Tyto specifikace jsou v souladu s parametry obvodů definovanými v mezinárodních normách a zajišťují tak přesnou replikaci výbojů HBM a MM. Například kapacita 100 pF a odpor 1500 Ω pro HBM odpovídají požadavkům norem MIL-STD-883 a IEC 60749-26, zatímco kapacita 200 pF a odpor 0 Ω pro MM splňují normy ANSI/ESD STM5.2 a IEC 60749-27.

6. Aplikace LISUN ESD-883D v testování polovodičů
Jedno ESD-883D Simulátor ESD s modelem lidského těla (HBM) a modelem stroje (MM) se široce používá při testování různých polovodičových součástek, včetně:
• Integrované obvody (IO): Mikroprocesory, paměťové čipy a aplikačně specifické IO (ASIC) vyžadují přísné testování ESD, aby byla zajištěna funkčnost ve spotřební elektronice, automobilových systémech a průmyslových zařízeních.
• LED čipy: LED diody jsou citlivé na elektrostatický výboj, který může způsobit snížení světelné účinnosti nebo selhání. ESD-883D ověřuje jejich odolnost během výroby a montáže.
• Tranzistory: Bipolární tranzistory (BJT) a tranzistory s efektem pole (FET) používané ve výkonové elektronice a komunikačních zařízeních se spoléhají na testování elektrostatického výboje (ESD), aby se zabránilo ztrátě výkonu.

V praktickém použití simulátor podporuje jak výzkumnou, tak i výrobní fázi. Ve výzkumu a vývoji jej inženýři používají k optimalizaci návrhu součástek pro lepší odolnost proti elektrostatickým výbojům (ESD); ve výrobě slouží jako nástroj kontroly kvality k odfiltrování vadných jednotek před odesláním. Jeho schopnost testovat více modelů (HBM, MM a CDM při integraci s ESD-CDM) z něj činí komplexní řešení pro výrobce polovodičů.

7. závěr
Jedno Simulátor ESD pro modely lidského těla (HBM) a modely stroje (MM) je nezbytný pro zajištění spolehlivosti polovodičových součástek v prostředích náchylných k elektrostatickému výboji (ESD). LISUN ESD-883D vyniká jako vysoce výkonné řešení, které kombinuje shodu s mezinárodními normami, uživatelsky přívětivý design a robustní technické specifikace. Jeho schopnost přesně replikovat výboje HBM a MM, spolu s pokročilými funkcemi, jako je autodiagnostika a inteligentní ochrana, z něj činí cenný přínos pro testování polovodičů.

Umožněním přesného vyhodnocení imunity proti elektrostatickým výbojům (ESD) ESD-883D podporuje výrobu odolnějších zařízení, snižuje míru poruchovosti a zvyšuje důvěru zákazníků. S rozvojem polovodičové technologie poroste poptávka po spolehlivých zařízeních pro testování ESD a ESD-883D je dobře připravena uspokojit tuto poptávku.

Reference
LISUN Skupina. “ESD-883D Simulátory ESD pro testování integrovaných obvodů.“ https://www.lisungroup.com/produkty/elektrostatický-a-elektromagnetický-testovací-systém/elektrostatický-výbojový-testér-esd-ic.html.
• Metoda MIL-STD-883 3015, „Norma zkušební metody pro mikroobvody – testování citlivosti na elektrostatický výboj.“
• ANSI/ESD STM5.1-2007, „Standardní zkušební metoda pro testování citlivosti na elektrostatický výboj – model lidského těla (HBM) – úroveň komponent.“
• ANSI/ESD STM5.2-2013, „Standardní zkušební metoda pro testování citlivosti na elektrostatický výboj – model stroje (MM) – úroveň komponent.“
• IEC 60749-26:2018, „Polovodičové součástky – Mechanické a klimatické zkušební metody – Část 26: Zkoušení citlivosti na elektrostatický výboj (ESD) – Model lidského těla (HBM).“
• IEC 60749-27:2012, „Polovodičové součástky – Mechanické a klimatické zkušební metody – Část 27: Zkoušení citlivosti na elektrostatický výboj (ESD) – Model stroje (MM).“

Tagy:ESD-883D